Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM
Fluoreszenz von Beschichtungen oder Verunreinigungen für den Nachweis nutzen
In der Industrie werden Öle, Fette oder Polymere als Beschichtungen verwendet. Gleichzeitig sind sie als Kontamination auf Bauteilen zu finden. Will man die Belegung oder Verunreinigungen mit einer dieser Substanzen nachweisen, lässt sich deren Eigenfluoreszenz nutzen: Die Stoffe leuchten, wenn sie mit Licht bestrahlt werden. Insbesondere durch Bestrahlung mit violettem oder ultraviolettem Licht kann man organische Stoffe außerordentlich sensitiv nachweisen.
Um Fluoreszenz für die Messtechnik zu nutzen, muss die Bauteiloberfläche mit einer intensiven Lichtquelle, beispielsweise einem Laser oder einer LED, beleuchtet werden. Optische Filter trennen das Fluoreszenzlicht vom kurzwelligen Anregungslicht. Detektiert wird es mit Kameras oder noch empfindlichere Detektoren.
Fluoreszenzmesstechnik in der Produktion
Die Fluoreszenzmesstechnik ist eine sehr leistungsfähige Methode zur Qualitätsüberwachung – sei es zur Detektion von Verunreinigungen oder zur Prüfung gezielt aufgebrachter Beschichtungen. Insbesondere bei der Produktion von Hightech-Komponenten wird die Prüfung von Oberflächen hinsichtlich organischer Kontaminationen oder Beschichtungen immer wichtiger. So müssen beispielsweise Oberflächen vor sensiblen Prozessen wie dem Galvanisieren oder Verkleben frei von Verschmutzungen sein. Dasselbe gilt für Vakuum- oder Sterilanwendungen. Umgekehrt sind Oberflächenbeschichtungen unerlässlich für Prozesse wie das Tiefziehen oder das Formtrennen von Bauteilen.
Fraunhofer IPM entwickelt hochempfindliche, sehr schnelle und robuste Systeme für die Fluoreszenzbildgebung in ganz unterschiedlichen Anwendungen – sowohl für die Integration in Produktionslinien als auch für den Einsatz im Labor. Darunter sind Systeme zur 100-Prozent-Kontrolle der Beölung von Blechen in der Produktion von Karosserieteilen ebenso wie Geräte zum Nachweis geringster Verunreinigungen auf Bauteilen für Elektronikgehäuse. Die eigens entwickelten Software-Lösungen ermöglichen die Darstellung und Verarbeitung der Daten im Produktionstakt. Sowohl beim Laborgerät als auch beim System für die Produktionslinie werden Mechanik, Optik, Elektronik, Software und Schnittstellen kundenspezifisch angepasst.
Laserscanner- oder Kamera-System?
In unseren F-Scanner-Systemen kombinieren wir die äußerst empfindliche laserangeregte Fluoreszenzmessung mit dem Konzept des Laserscanning zur großflächigen und schnellen Bildgebung. Dabei wird ein violetter Laserstrahl durch eine Ablenkeinheit über die Bauteiloberfläche bewegt. Simultan wird die Fluoreszenz detektiert. Aus den Messdaten erzeugt die Software ein hochaufgelöstes Bild der Kontaminationen bzw. Beschichtung auf der Bauteiloberfläche.
Für noch mehr Details werden kleinere Bauteile bis etwa 100 cm² mit dem besonders hochauflösenden F-Camera-System untersucht. Es ermöglicht unter anderem die Kombination von Fluoreszenz mit anderen Bildgebungsverfahren zur Erkennung von Partikeln oder Defekten. Dadurch können sehr aussagekräftige Bilddaten generiert werden.
Beide Systeme bauen wir in verschiedenen Varianten auf – jeweils maßgeschneidert auf die Anwendung – im Labor, stationär in der Linie oder auch am Roboter. Für die Inspektion von Massenbauteilen als Schüttgut bietet Fraunhofer IPM eine Fluoreszenzprüfung im freien Fall an: Hier werden alle Seiten eines Bauteils simultan erfasst – ohne aufwendiges Handling. Das Verfahren kann mit einer detaillierten Geometrieprüfung kombiniert werden.